淺析基于深度學習的初中物理習題設計策略

王紹剛 李建 李鴻

關鍵詞：深度學習：初中物理：習題設計

深度學習理論指出“真實、具體、富有價值的問題解決情境是學生學科核心素養形成和發展的重要載體，也為學生學科核心素養提供了真實的表現機會”。習題教學的作用不僅為了鞏固訓練，而是要全面提高學生的問題解決能力?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版）》在教學建議中明確指出“要從培養物理學科核心素養的視角審視習題教學的目的，應通過習題教學，使學生在科學思維、探究能力、實踐意識、科學態度等方面得到有效提升”。習題作為學生學習和教師教學的重要載體，是對教材例題和練習的補充，習題的設計是否合理直接影響著學生學習和教師教學的質量。優質習題的生成與設計能讓問題解決真實發生，真正地促進學生深度學習，促進學生物理學科核心素養的培養。

1初中物理習題設計現狀分析

1.1直接將試題選編為習題，忽視習題設計研究

現行初中物理習題教學中往往重視習題教學的研究，而忽視習題的生成與設計研究，初中物理常見的各類習題冊中各類習題往往直接選取全國各省市歷年的中考原題匯編而成。習題被各種具有選拔和甄別功能的試題所替代，導致大量習題難度大、思維跨度大，不利于學生在新課學習過程中知識和思維的建構。教師在進行習題講評時，通常依賴于習題冊中的習題展開教學而忽視習題設計的研究。

1.2客觀題在日常習題中比重較大，導致學生“重結果，輕過程”

日常練習的習題中有大量的如選擇題、選填題這種客觀題型，這些題型通過學生最終選填的內容作為評判學生對錯的依據，無法顯示學生思考和推理的過程，導致學生也更多關注答案的對與錯，而忽視、弱化整個解題的推理過程。學生的正確答案既有正確推理的結果，也包含著對問題理解模糊或根本沒有理解透徹而直接猜測得出的答案，最終導致初中階段的學生更加關注答案的正確與否，而忽視解題過程的審視。

1.3習題缺乏真實情境.脫離生活實際

習題是培養學生問題解決能力的重要途徑。習題是基于真實問題的抽象和理想化處理，學生通過習題練習了解物理知識和物理規律在實際生活中的重要用途，應用物理知識解決真實的問題。習題冊中的部分習題缺乏真實情境，物理現象和物理數據不符合實際生活，脫離生活實際，不利于學生體驗、感知真實的問題情境，也不利于學生解決真實問題能力的提升。

2基于深度學習的初中物理習題設計策略

2.1習題設計體現培養學生物理學科核心素養的特點

練習是知識在某個具體問題上的應用過程，目的不僅是會應用知識解決具體問題，更重要的是通過知識的應用過程提升學生物理學科核心素養。習題的設計應注重從物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任等不同的素養維度培育的角度進行命制。

例1自制氣壓計的習題設計

某同學利用如圖1所示的氣壓計探究大氣壓與高度的關系。他將氣壓計從一樓地面帶到7樓地面的過程中觀察到管內外水柱高度差的變化，實驗數據如表1所示。請你結合他的實驗探究過程同答下列問題。

（1）實驗過程中是根據什么現象來判斷大氣壓發生變化的？用了什么物理研究方法？

（2）分析實驗數據，可以大致得到怎樣的結論？

（3）為了使實驗現象更為明顯，我們還可以對實驗裝置進行怎樣的改進？

自制氣壓計的習題設計結合了教材中的“想想做做”欄目，第一問設計的目的是引導學生理解用管內外水面高度差的變化來間接反映大氣壓的變化，這是物理學中轉換法的重要應用。第二問的設計引導學生借助真實實驗數據，分析歸納大氣壓與高度的變化規律，并書面表達得到的結論。這個過程重視學生證據意識的培養，并提高了他們運用證據進行解釋、交流的能力，在解決問題的過程中促進學生科學探究能力的提升。第三問通過對實驗裝置的改進和優化的開放性設計側重培養學生的質疑創新能力。

2.2習題設計注重習題的建構和培養功能

習題和試題有著不同的功能，不能將試題直接作為學生日常的習題。各地每年的高考或中考試題的主要功能在甄別和選拔，習題的小問之間往往是相互割裂的設問，著重考查學生的能力。而日常的習題功能是完善知識建構，學會知識應用，在應用知識解決問題的過程中培養學生的各種能力，養成良好的態度。習題設計應盡可能避免選擇題、選填題這種題型，引導學生重視問題解決的過程，而不僅僅只關注結果。習題的設問應該相互關聯，梯度設問，進階式地解決問題。在解決問題的過程中培養學生的科學推理能力。

例2浮力一細繩模型的習題設計

如圖2所示，一個高25cm，不計外壁厚度的柱形容器放在水平桌面上，容器中立放著一個底面積為100cm2、高為15cm的均勻實心長方體木塊A。木塊A的底部與容器底用一根長度/=8cm的細繩連在一起?，F慢慢向容器中加水，當加入2.4kg的水時，木塊A對容器底部的壓力剛好為0，此時容器中水的深度為12cm，求：

（1）當木塊A對容器底部的壓力剛好為0時，木塊A受到的浮力：

（2）木塊A的密度;

（3）柱形容器的底面積;

（4）需要再加人多少水，才能使細線剛好伸直？此時容器底部受到水的壓強為多大？該過程木塊A所受浮力做功為多少？

（5）若從木塊A剛好漂浮開始，再加入3000 cm3水，此時液面高度為多少？容器底部所受水的壓強為多大？

（6）在（5）中，木塊浸入水中的體積為多少？木塊所受繩子的拉力為多大？

（7）在（5）的基礎上，繼續加入多少水，才能使容器中的水剛好不溢出？此時容器底部所受水的壓強為多大？浮力做功為多少？

對于初中物理力學板塊，在全國各省市中考試題中，關于壓強、浮力綜合的考查對學生來說往往綜合性強，難度較大。如例2所示，如果直接將中考試題移到習題中，不僅不能有效促進學生應用知識解決問題，反而較難的題目易造成學生學習物理的恐慌，進而降低學習物理的興趣。在習題設計中可以將中考試題進行改編、優化，從易到難，問題難度逐級進階。學生在解決問題的過程中逐步完善對知識的建構，同時強化了科學推理能力。

2.3習題設計注重生活真實情境的創設

深度學習重視解決真實問題，實際生活中的真實問題往往比較復雜，學生在日常學習和家庭生活中不是太熟悉。教師在進行習題設計過程中注重真實生活情境的創設，一方面，能拉近物理與生活的距離，體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。另一方面，習題設計中真實生活情境的創設，讓習題訓練走向問題解決，促進物理知識和規律的應用過程，有效地促進學生物理觀念的形成。習題設計應契合實際情況，通過習題促進學生科學態度與責任的培育。

在“歐姆定律在串聯電路中的應用”的習題教學中，為了讓學生了解此部分內容在實際生活中的重要應用，學會用物理知識和規律分析解決實際問題，可以在課堂上創設如圖3所示的真實情境，模擬生活中交警查酒駕的場景，引導學生關注酒精檢測儀的原理，以及如何換算成血液中酒精含量的計算方法，將復雜的實際問題簡化為基本的電學動態電路問題。通過系列設問，在逐步解決問題的過程中，掌握歐姆定律在串聯電路中的基本應用。

在解決酒精檢測儀相關問題的過程中，一方面對學生進行安全教育，促進學生形成正確的價值觀念和人生態度，另一方面通過真實的生活實例滲透科學方法的教育，培養學生的科學思維能力，建立科學思維習慣。

3結束語

習題的設計是開展習題教學的重要前期準備過程，對完善知識建構、應用知識有著重要意義。習題設計的質量高低對習題教學的質量產生重要影響。習題教學研究中應注重習題設計的研究，在習題教學上避免重復、過度練習，讓問題解決真正發生，在解決問題的過程中落實學生物理學科核心素養的培養。